Vol. 42 Fase. 5 (1991), 349-355 349

Propiedades físicas y químicas de las grasas bovinas fraccionadas e interesterificadas.

Por M. A. Grompone Facultad de Química, Casilla de Correo 1157,

Montevideo - URUGUAY

RESUMEN

Propiedades físicas y químicas de las grasas bovinas fraccionadas e interesterificadas.

Se determinan la composición en ácidos grasos y las propiedades físicas (punto de fusión, índice de grasa sólida, título) de las fracciones separadas industrialmente por enfria­miento controlado en seco de la grasa vacuna uruguaya. También se estudian los productos obtenidos en el laboratorio por trans-esterificación de dichas fracciones y por interesterificación de las mismas con diferentes cantidades de aceite de girasol.

En base a este estudio, se dispone de un vasto panorama de los posibles productos derivados de la grasa vacuna y sus aplicaciones. La elección en cada caso entre los distintos pro­ductos con características fisicoquímicas similares, dependerá también de factores económicos (costo de materias primas, de operaciones, etc) y técnicos (estabilidad frente al enranciamien-to, etc).

PALABRAS-CLAVE: Fraccionamiento térmico - Grasa va­cuna - Interesterificación - Transesterificación.

SUMMARY

Physical and chemical properties of fractionated and interesterified beef tallows.

Fatty acid composition and physical properties (melting point, solid fat index, titer) of the fractions obtained from the Urugua­yan beef tallow by industrial dry cooling process were determi­ned. Products obtained on the laboratory by transesterification of these fractions and interesterlflcation of them with sunflower oil were also studied.

With these results it is better understanding their behaviour and potential end-use applications. The selection among diffe­rent products with similar physicochemical properties depends not only upon economical factors (raw material cost, operation costs, etc.) but technical (stability to rancidity, etc.) as well.

KEY-WORDS: Beef fat - Interesterification - Tliermic frac­tionation - Transesterification.

1. INTRODUCCIÓN

La grasa vacuna tiene un rango plástico res­tringido y un punto de fusión elevado por lo que no es adecuada para alimentos de buena calidad.

Esto es más crítico para las grasas vacunas uruguayas cuyos puntos de fusión (45.0-48.8°C) son más altos que los indicados en la bibliografía para las de otros orígenes (1). Generalmente se fraccionan para obtener productos de textura y comportamiento térmico adecuados. Sin embargo, las publicaciones sobre el fraccionamiento de grasas vacunas no son abundantes ni sistemáti­cas como para brindar un panorama completo de las aplicaciones y posibilidades de dichos produc­tos (2-9).

La transesterificación con catalizadores quími­cos es una reacción muy estudiada (10), por medio de la cual se desordenan los ácidos grasos que forman los trigllcéridos hacia distribuciones al azar. Como las grasas y los aceites naturales poseen un cierto grado de ordenamiento propio, la trans­esterificación puede producir cambios en sus propiedades físicas (punto de fusión, curva dilato-métrica, etc.) que conviene conocer de antemano para predecir la aplicabilidad en cada caso. La bibliografía indica que la transesterificación modi­fica muy poco los puntos de fusión de las grasas vacunas puras (11) (12) aunque su interesterifica­ción con aceites vegetales produce cambios importantes (13) (14). A pesar de esto, la informa­ción sobre la transesterificación de fracciones obtenidas a partir de grasa vacuna o sobre la interesterificación de éstas con otros aceites y grasas no es frecuente. El interés de estos estu­dios radica no sólo en mejorar la calidad de los productos finales sino también en encontrar apli­caciones para subproductos de uso limitado, tales como las oleoestearinas.

En este trabajo se estudian las propiedades de las fracciones obtenidas por enfriamiento contro­lado, en seco, de grasa vacuna uruguaya, las de los productos obtenidos por su transesterificación y las de los obtenidos por su interesterificación con aceite de girasol.

(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc)

http://grasasyaceites.revistas.csic.es

brought to you by COREView metadata, citation and similar papers at core.ac.uk

provided by Grasas y Aceites (E-Journal)

350 Grasas y Aceites

2. PARTE EXPERIMENTAL

En todos los ensayos se utilizaron productos obtenidos industrialmente por fraccionamiento térmico de grasas vacunas uruguayas, de acuerdo con el diagrama esquematizado en la Figura 1. Se incluye en él el promedio de los rendimientos para cada operación y los rangos de variación de los puntos de fusión y de los títulos para cada fase. Dichos productos fueron transesterificados en el laboratorio de acuerdo con la técnica descrita en

la literatura (12): el material graso, adicionado de 0,5% de solución de NaOH al 50% y de 1% de glicerol al 95% (catalizadores), se mantuvo a 60°C bajo vacío hasta eliminar totalmente el agua y luego se calentó a 120°C durante 30 minutos (mante­niendo el vacío) para llevar a cabo la reacción. También se interesterificaron muestras de grasa vacuna o de oleoestearina (obtenida industrialmen­te por fraccionamiento térmico en seco) con aceite de girasol, según el método anteriormente indica­do.

GRASA VACUNA __

PF= 45.5-47.5*0

Título= 43-46°C

OLEOOLEINA 0-42

PF= 41-43»C Tltulo= 42-44«C Rendimientos 59%

OLEOOLEINA 00-42-37

PF= se-ss^c Tltulo= 40-42'>C Rendimiento= 59%

OLEOESTEARINA OE-42-37

PF= 47-49<»C Título= 44-46»C Rendimientos 41%

OLEOESTEARINA E-42

PF= 50-52°C "* Títulos 47-49»C ~

Rendimiento» 41%

OLEOOLEINA EO-42-48-|

PF» 46-48«C Títulos 44-46«'C Rendimientos 54%

^OLEOOLEINA E00'f.42-48-4^

PFs 42-44«C Título= 42-44»C Rendimientos 59%

OLEOESTEARINA EOE-42-46-41

PFs 53-55''C Títulos 48-50''C Rendimientos 41%

OLEOESTEARINA EE-42-48

PFs 52-54«»C Títulos 48-50'»C Rendimientos 46%

Figura 1

Tanto las materias primas como los productos finales se analizaron de acuerdo con las técnicas oficiales de la American Oil Chemists'Society (15):

I.-L0S esteres metílicos de los ácidos grasos se analizaron según los métodos Ce 2-66 y Ce 1-62, en un cromatógrafo de gases marca Shimadzu modelo GC-6, equipado con columnas de SP-2330 al 10% sobre Supelcoport (100/120 mallas), de acero in­oxidable, de 10 pies de longitud y 1/8 de pulgada de diámetro. Se usó nitrógeno como gas portador, detector de ionización de

llama y 185°C como temperatura de colum­nas.

2.-Título según el método Ce 12-59. 3.-Punto de fusión (capilar abierto) según el

método Ce 3-25. 4.-índice de grasa sólida según el método Cd

10-57.

3. RESULTADOS

Las propiedades fisicoquímicas se estudiaron en función de las materias primas empleadas:

(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc)

http://grasasyaceites.revistas.csic.es

Vol. 42 Fase. 5 (1991) 351

3.1 . Grasa vacuna fraccionada.

La composición en los ácidos grasos mayo­ritarios (palmítico, esteárico y oleico) de las frac­ciones obtenidas industnalmente, se resume en la

Figura 2 mediante un diagrama de barras. Las fracciones se ordenan de acuerdo con porcentajes crecientes de ácido oleico; de esta manera resul­tan valores aproximadamente decrecientes en los porcentajes de los ácidos palmítico y esteárico.

P O R C E N T A J E

4

CM ^ 00 ^ CM ^

00 'd' CM ^ MI Itf

CM tr l i j

00 ^ CM

CDZ

C O

CM

O

CM

00

CM

O

o m

CO CM

O O

Figura 2

Composición en los ácidos grasos mayoritarios de las fracciones obtenidas industrialmente a partir de la grasa vacuna.

• H l Acido palmítico. I I Acido esteárico.

i i i i i i t Acido oleico.

En la Figura 3 se muestran las curvas dilato-métricas para la grasa vacuna de partida y para tres de las fracciones obtenidas a partir de ella (E-42, 0-42 y 00-42-37). Se observa que las curvas no modifican sensiblemente su forma aunque se desplazan hacia valores menores a medida que disminuye el punto de fusión.

3.2. Grasa vacuna fraccionada y transeste-rlficada.

En la Figura 4 se grafican los puntos de fusión de las muestras transesterificadas en función de

los puntos de fusión de las muestras originales. Para valores alrededor de 42°C, la transesterifica-ción no modifica el punto de fusión. Para valores menores, la transesterificación aumenta el punto de fusión y para valores mayores, lo disminuye. Como las grasas vacunas uruguayas tienen pun­tos de fusión comprendidos en el rango 45,5-47,5°C, la transesterificación baja el punto de fusión, me­jorando su calidad. Lo mismo sucede con las fases "mas duras" (oleoestearinas) obtenidas a partir de ella. Para las fases "más blandas" (oleooleínas) este procedimiento no es útil ya que provoca un aumento en el punto de fusión.

En la Figura 5 se muestran las curvas dilato-métricas para la grasa vacuna original y la trans-esterificada y para la oleooleína 00-42-37 original y transesterificada. Se nota un comportamiento

(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc)

http://grasasyaceites.revistas.csic.es

352 Grasas y Aceites

I .G.S.

50

40

30-^

204

10

10 20 — I —

30 40 50

TEMPERATURA Figura 3

índice de ia grasa sólida (I.G.S.) en función de la temperatura para la grasa vacuna (b) y para las

fracciones E-42 (a), 0-42 (c) y 00-42-37 (d).

PF(final)

55

50

45

40

35 — 1 —

40 I

45 ,

SO 55

PFCiniclaU Figura 4

Puntos de fusión de muestras transesterificadas en función de los puntos de fusión de las muestras

iniciales.

I.G.S.

TEMPERATURA

Figura 5 índice de grasa sólida (I.G.S.) en función de la tempe­ratura para la grasa vacuna transesterificada (a) e inicial (b), y para la fracción 00-42-37 transesterificada (c) e

inicial (d).

similar al del punto de fusión: en la grasa vacuna prácticamente no se modifica la curva dilatométri-ca y en la oleooleína, la desplaza hacia valores más altos.

En la Figura 6 se gráfica el punto de fusión de las muestras originales y de las transesterificadas en función del título. De acuerdo con (9), las grasas vacunas y las oleoestearinas tienen puntos de fusión mayores que sus respectivos títulos, y las oleooleínas, menores. Sin embargo, todas las muestras transesterificadas tienen puntos de fu­sión muy cercanos a sus respectivos títulos (aunque generalmente menores).

La oleoestearina EE-42-48, con punto de fu­sión 52.8°C y con título 48.0°C, transesterificada presenta un punto de fusión de 47.6°C. Si dicho producto transesterificado se fracciona a la tem-

(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc)

http://grasasyaceites.revistas.csic.es

Vol.-42 Fase. 5 (1991) 353

PF

5 5

50H

4 5

4 0 H

/ •

/

' •

35 — f —

4 0 —r—

4 5 5 0

TITULO

5 S

Figura 6

Punto de fusión de las muestras iniciales (•) y de las transesterlficadas (*) en función del título.

peratura de 36°C, se obtiene una fase líquida de punto de fusión 44.8°C (con un rendimiento del 45%) y una fase sólida con un punto de fusión de 49,6°C. La composición de la fase sólida es similar a la de la fracción EE-42-48 (obtenida industrial-mente) que tiene un punto de fusión comprendido en el rango 52-54°C y a la fracción EOE-42-48-42 (también obtenida industrialmente) que tiene un punto de fusión comprendido en el rango 53-55°C. La composición de la fase líquida es parecida a la de la fracción E-42 (obtenida industrialmente) que tiene un punto de fusión comprendido en el rango 50-52°C. Sin embargo, su punto de fusión es considerablemente menor (44.8°C). Esto enfa-tiza el hecho de que no alcanza con conocer la composición en ácidos grasos para predecir el comportamiento físico.

3.3. Mezclas de grasa vacuna o de sus frac-clones con aceite de girasol.

En la Figura 7 se gráfica el punto de fusión de las mezclas de grasa vacuna y aceite de girasol, en función del contenido en aceite.

En la Figura 8 se construye la misma gráfica para mezclas de oleoesteahna (del tipo EE-42-48) y aceite de girasol. En la Figura 9 se gráfica el

punto de fusión de las mezclas interesterificadas de grasa vacuna u oleoestearina con aceite de girasol, en función del punto de fusión de la mezcla original correspondiente. En las figuras 10 y 11 se indican las curvas dilatométricas para dos mez­clas, antes y después de la interesterificación.

PF

O 20 40 60

ACEITE DE GIRASOL X

Figura 7 Punto de fusión de las mezclas de grasa vacuna y

aceite de girasol en función de su contenido en aceite.

A muestra inicial. • muestra interesteriflcada.

Se concluye que la interesterificación disminu­ye apreciablemente los puntos de fusión de las mezclas, tanto más cuanto más aceite contengan. Este efecto es más pronunciado con la oleoestea­rina que con la grasa vacuna. Una mezcla interes­teriflcada de 67% de grasa vacuna y 33% de aceite de girasol presenta un punto de fusión (38.0°C) igual al de la oleooleína 00-42-37. Si se comparan sus curvas dilatométricas resulta un poco menos plástica la oleooleína. Por lo tanto, la elección entre esos dos tipos de productos depende de manera considerable de otros factores: estabilidad a la oxidación, costo de las materias primas y de las operaciones, etc.

La oleoestearina interesteriflcada con aceite de girasol en cantidades comprendidas entre 20% y 33% de productos cuyos puntos de fusión caen prácticamente todos en el rango de la oleooleína 0-42. Esto significa que la elección entre ambos tipos de productos también depende de otros factores, como en el caso anteriormente señalado.

(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc)

http://grasasyaceites.revistas.csic.es

354 Grasas y Aceites

PF

58-

á

5 0 -

i

4 5 -

4 0 -

35-

3 0

2 5 i

^ ^ " • ^

---A

•̂ ^̂

1 ' 1 r-

- 4 . ^

^A.

'-̂ •\

^ *

1 1 1 1 r •

o 10 20 30 40 50 SO 70 80 ACEITE IE CIIAm X

Figura 8 Punto de fusión de las mezclas de oleoestearina (del tipo EE-42-48) y aceite de girasol en función del con­

tenido en aceite. A muestra inicial. • muestra interesterificada.

PF<final)

50

45H

40H

35

30 H

25

35 — I —

40 45 ,

50

— j —

55

PFCinie la l ) Figura 9

Punto de fusión de mezclas interesterificadas en función del punto de fusión inicial.

• mezcla de oleoestearina EE-42-48 y aceite de girasol. A mezcla de grasa vacuna y aceite de girasol.

30 40

TEMPERATURA

Figura 10

índice de grasa sólida (I.G.S.) en función de la temperatura para la mezcla inicial e interesterificada de 2/3 de grasa vacuna y 1/3 ÓQ aceite de girasol.

I «es.

50-

40H

30

20H

10H

nidal

final

1

10 20 1 1

30 40

TEMPERATURA

50

Figura 11 índice de grasa sólida (I.G.S.) en función de la tempe­ratura para la mezcla inicial e interesterificada de 2/3 de

oleoestearina EE-42-48 y 1/3 de aceite de girasol.

(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc)

http://grasasyaceites.revistas.csic.es

Vol. 42 Fase. 5 (1991) 355

4. CONCLUSIONES

Las grasas vacunas suelen modificarse para obtener productos "más blandos". Esto se puede lograr ya sea por fraccionamiento térmico, ya sea por interesterificación con aceites vegetales.

La obtención de oleooleínas por fraccionamien­to térmico de grasas vacunas implica necesaria­mente la producción de oleoestearinas. Estas no tienen usos específicos ni amplios y es deseable modificar sus propiedades físicas para obtener pro­ductos de mejor calidad y mayor valor comercial, lo que se puede lograr por diferentes vías: a) fraccionamientos sucesivos que den origen a fases con propiedades físicas especiales; b) hidrogena-ción parcial para obtener otras oleoestearinas de menor índice de yodo que tengan empleo en otras industrias; c) interesterificación con aceites vege­tales que conduzcan a productos con puntos de fusión menores, más fáciles de utilizar en el área de las grasas comestibles (la simple mezcla de ambos separa fases fácilmente debido a que sus componentes presentan puntos de fusión dema­siado alejados); d) transesterificación para dismi­nuir su punto de fusión a valores comparables con los del material de partida.

La elección del proceso a llevar a cabo, una vez determinadas las características fisicoquími­cas de los productos obtenidos en cada caso, supone fundamentalmente el estudio económico del mismo, en el cual habrá que tener en cuenta, entre otros, el costo de las materias primas, el costo de las operaciones y las pérdidas en productos secundarios.

BIBLIOGRAFÍA.

1. Grompone, M.A. y Moyna, P.- "Characteristics of Urugua­yan Beef Tallow".- J. Am. Oil Chemists' Soc. 60 (1983) 1331-1332

2. Luddy, F.E. Hampson, J.W. Herb, S.F. y Rothbart H.L.-"Development of edible tallow fractions for specialty fat uses".- J. Am. Oil^Chemists'Soc. 50 (1973) 240-244

3. Taylor H.H. Luddy, F.E. Hampson J.W. y Rothbart. H.L.-"Substitutability of fractionated beef tallow for other fats and oils in the food and confectionary industries: an economic evaluation".- J.Am. Oil Chemists'Soc. 53 (1976) 491-495

4. Bussey, D.M Ryan, T.C. Gray, J.I. y Zabik, M.E.- "Fractio­nation and characterization of edible tallow".- J. Food Sci. 46 (1981) 526-530

5. Kozempel. M.F. Craig, J.C. Heiland, W.K. Elias, S. y Aceto. N. C.-"Development of a continuous process to obtain a confectionery fat from tallow: final status".- J. Am. Oil Chemists'Soc. 58 (1981) 921-925.

6. Rastoin, J.- "Traitement des corps gras: Hydrogénation. Fractionnement. Interestérification".- Rev. Fr. Corps Gras 32 (1985) 97-102

7. Sonnet, P.E. Pfeffer, P.E. y Wise. W.B.- "Evaluation of some approaches to liquified tallow: stereochemical consequen­ces of inter-esterification".- J. Am. Oil Chemists'Soc. 63 (1986) 1560-1564

8. Bernardi, C M . Freyre M.R. y Garoni, O.- "Estabilidad de fracciones de grasa bovina"- Grasas y Aceites 39 (1988) 367-372

9. Grompone, M.A.- "Physicochemical properties of fractiona­ted beef tallows".- J. Am. Oil Chemists'Soc. 66 (1989) 253-255

10. Swern, D. (Editor).- "Bailey's Industrial oil and fat products".-Vol. 2 p.147-164.- ¥ Edición, J. Wiley and Sons, New York, 1979

11. Luddy, F.E. Morris, S.G. Magidman, P. y Riemenschnei-der, R.W.-"Effect of catalytic treatment with sodium methy-late on glyceride composition and properties of lard and tallow.- J. Am. Oil Chemists'Soc. 32 (1955) 522-525

12. Sreenivasan, B.- "Interestérification of fats".- J. Am. Oil Chemists'Soc. 55 (1978) 796-805

13. Chobanov, D. y Chobanova, R.- "Alterations in glyceride composition during interestérification of mixtures of sunflo­wer oil with lard and tallow"- J. Am. Oil Chemists'Soc 54 (1977) 47-50

14. Lo, Y.C. y Handel, A.P.- "Physical and chemical properties of randomly interesterified blends of soybean oil and tallow for use as margarine oils".- J. Am. Oil Chemists'Soc. 60 (1983) 815-818

15. Official and tentative methods of the American Oil Che-mists'Society.- R.C. Walker (Editor).- A.O.C.S., Champaign, IL, 1986

(Recibido: Noviembre 1990)

(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc)

http://grasasyaceites.revistas.csic.es